Научные интересы О.Н. Чупахина: химия гетероциклических соединений, нуклеофильное ароматическое замещение водорода, медицинская химия. Им создано новое научное направление, отраженное в современных учебниках по органической химии: теория и практическое применение реакций нуклеофильного ароматического замещения водорода, развиваются современные направления – супрамолекулярная химия и асимметрический синтез энантиомерно чистых соединений, внедряются в практику синтетические антибиотики - фторхинолоны, противовирусный препарат азолоазинового ряда - триазавирин, новый противоопухолевый препарат лизомустин. О.Н. Чупахин - член Национального комитета российских химиков, редколлегий ведущих российских журналов по химии, Межведомственного научного совета по конвенционным проблемам химического и биологического оружия, он председатель объединенного ученого совета по химическим наукам УрО РАН и диссертационного совета при УГТУ-УПИ; президент Центра благотворительных фондов и организаций Свердловской области. Чупахин О.Н. автор 11 монографий, более 600 публикаций, свыше 100 патентов и изобретений, в т.ч.: Нитроазины. Новосибирск, 1992 (в соавт.); Nucleophilic Aromatic Substitution of Hydrogen. N.Y.: Academic Press, 1994 (в соавт.); Фторсодержащие трикарбонильные соединения. Екатеринбург, 2002 (в соавт.); SNH methodology and new approaches to condensed heterocyclic systems. Pure Appl. Chem., 2004 (в соавт.); SNH Reactions: Aspects of creation of new environmentally acceptable technologies. Green Chemistry in Russia, 2005 (в соавт.). Под руководством Чупахина О.Н. защищено свыше 40 кандидатских и девять докторских диссертаций. О.Н. Чупахина лауреат премий: Совета Министров СССР (1990), им. И.Я. Постовского УрО РАН (2004), им. Н.Д. Зелинского РАН (2005), Демидовской премии (2007), Независимой премии поощрения высших достижений в области науки «Триумф» (2007) и др. Ключевые слова Органическая химия. Биологически активные соединения. Химия гетероциклических соединений. Медицинская химия.